题目
11.(单选题,4.0分)Res(zcos(1)/(z),0)=()A. 0B. 1C. 1/2D. -1/2
11.(单选题,4.0分)$Res(z\cos\frac{1}{z},0)=()$
A. 0
B. 1
C. 1/2
D. -1/2
题目解答
答案
D. -1/2
解析
考查要点:本题主要考查复变函数中留数的计算,特别是涉及洛朗级数展开的应用。
解题核心思路:
要计算函数 $z \cos \frac{1}{z}$ 在 $z=0$ 处的留数,需将其展开为洛朗级数,找到其中 $\frac{1}{z}$ 项的系数。关键步骤如下:
- 展开 $\cos \frac{1}{z}$ 的洛朗级数;
- 乘以 $z$ 后整理级数;
- 定位 $\frac{1}{z}$ 项的系数。
破题关键点:
- 正确展开 $\cos \frac{1}{z}$ 的级数形式,注意其为 $\sum_{n=0}^\infty \frac{(-1)^n}{(2n)!} z^{-2n}$;
- 乘以 $z$ 后调整指数,找到对应 $\frac{1}{z}$ 项的 $n$ 值(即 $n=1$);
- 代入计算系数,最终得到留数。
-
展开 $\cos \frac{1}{z}$ 的洛朗级数
根据余弦函数的泰勒展开式:
$\cos w = \sum_{n=0}^\infty \frac{(-1)^n w^{2n}}{(2n)!}$
令 $w = \frac{1}{z}$,得:
$\cos \frac{1}{z} = \sum_{n=0}^\infty \frac{(-1)^n}{(2n)!} z^{-2n}$ -
乘以 $z$ 并整理级数
原函数为 $z \cos \frac{1}{z}$,代入展开式:
$z \cos \frac{1}{z} = z \cdot \sum_{n=0}^\infty \frac{(-1)^n}{(2n)!} z^{-2n} = \sum_{n=0}^\infty \frac{(-1)^n}{(2n)!} z^{-2n + 1}$ -
定位 $\frac{1}{z}$ 项的系数
需满足指数 $-2n + 1 = -1$,解得 $n=1$。
代入 $n=1$:
$\frac{(-1)^1}{(2 \cdot 1)!} z^{-1} = -\frac{1}{2} z^{-1}$
因此,$\frac{1}{z}$ 项的系数为 $-\frac{1}{2}$,即所求留数为 $-\frac{1}{2}$。